山西省晋中市和诚中学2019-2020学年高二下学期物理周练二

山西省晋中市和诚中学2019-2020学年高二下学期物理周练二

和诚中学2019—2020学年高二物理周练二 时间 60分钟 满分 100分 ‎ 一、选择题（每题4分，1-10为单选，11-14多选，共60分）‎ ‎1．了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要．以下符合史实的是(　　)‎ A．焦耳发现了电流磁效应的规律 B．库仑总结出了点电荷间相互作用的规律 C．楞次发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕 D．牛顿将斜面实验的结论合理外推，间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动 ‎2．长为a、宽为b的矩形线框有n匝，每匝线圈电阻为R.如图所示，对称轴MN的左侧有磁感应强度为B的匀强磁场，第一次将线框从磁场中以速度v匀速拉出，第二次让线框以ω＝2v/b的角速度转过90°角．那么(　　)‎ A．通过导线横截面的电荷量q1∶q2＝1∶n B．通过导线横截面的电荷量q1∶q2＝1∶1‎ C．线框发热功率P1∶P2＝2n∶1‎ D．线框发热功率P1∶P2＝1∶2‎ ‎3．如图所示，光滑金属导轨AC、AD固定在水平面内，并处在方向竖直向下、大小为B的匀强磁场中．有一质量为m的导体棒以初速度v0从某位置开始在导轨上水平向右运动，最终恰好静止在A点．在运动过程中，导体棒与导轨始终构成等边三角形回路，且通过A点的总电荷量为Q.已知导体棒与导轨间的接触电阻阻值恒为R，其余电阻不计．则(　　)‎ A．该过程中导体棒做匀减速运动 B．该过程中接触电阻产生的热量为mv C．开始运动时，导体棒与导轨所构成回路的面积为S＝ D．当导体棒的速度为v0时，回路中感应电流大小为初始时的一半 ‎4．如图所示，OO′为一金属转轴(只能转动不能移动)，M为与OO′固定连接且垂直于OO′的金属杆，当OO′转动时，M的另一端在固定的金属环N上滑动，并保持良好的接触．整个装置处于一匀强磁场中，磁场方向平行于OO′轴，磁感应强度的大小为B0.图中V为一理想电压表，一端与OO′接触，另一端与环N连接．已知当OO′的角速度ω＝ω0时，电压表读数为U0；如果将磁场变为磁感应强度为nB0的匀强磁场，而要电压表的读数为mU0时，则OO′‎ 转动的角速度应变为(　　)‎ A．nω0 B．mω0 C.ω0 D.ω0‎ ‎5．在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器．如下所示的四个图中，能正确反映其工作原理的是(　　)‎ ‎6．如图所示，铁芯右边绕有一个线圈，线圈两端与滑动变阻器、电池组连成回路．左边的铁芯上套有一个环面积为0.02 m2、‎ 电阻为0.1 Ω的金属环．铁芯的横截面积为0.01 m2，且假设 磁场全部集中在铁芯中，金属环与铁芯截面垂直．调节滑动 变阻器的滑动头，使铁芯中的磁感应强度每秒均匀增加0.2 T，‎ 则从上向下看(　　)‎ A．金属环中感应电流方向是逆时针方向，感应电动势大小为4.0×10－3 V B．金属环中感应电流方向是顺时针方向，感应电动势大小为4.0×10－3 V C．金属环中感应电流方向是逆时针方向，感应电动势大小为2.0×10－3 V D．金属环中感应电流方向是顺时针方向，感应电动势大小为2.0×10－3 V ‎7.如图所示，在水平面内的直角坐标系xOy中有一光滑金属导轨AOC，其中曲线导轨OA满足方程y＝Lsin kx，长度为的直导轨OC与x轴重合，整个导轨处于竖直向上的匀强磁场中．现有一长为L的金属棒从图示位置开始沿x轴正方向做匀速直线运动，已知金属棒单位长度的电阻为R0，除金属棒的电阻外其余电阻均不计，棒与两导轨始终接触良好，则在金属棒运动过程中，它与导轨组成的闭合回路(　　)‎ A．电流逐渐增大 B．电流逐渐减小 C．消耗的电功率逐渐增大 D．消耗的电功率逐渐减小 ‎8．如图甲所示，为一种调光台灯电路示意图，它通过双向可控硅电子器件实现了无级调节亮度．给该台灯接220 V的正弦交流电后加在灯管两端的电压如图乙所示，则此时交流电压表的示数为(　　)‎ A．220 V　 B．110 V C. V D. V ‎9．在垂直纸面向里的有界匀强磁场中放置了矩形线圈abcd.线圈cd边沿竖直方向且与磁场的右边界重合．线圈平面与磁场方向垂直．从t＝0时刻起，线圈以恒定角速度ω＝绕cd边沿图所示方向转动，规定线圈中电流沿abcda方向为正方向，则从t＝0到t＝T时间内，线圈中的电流I随时间t变化关系图象为(　　)‎ ‎10．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n1∶n2＝4∶1，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻R相连组成闭合回路．当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速地向右做切割磁感线运动时，电流表A1的读数是12毫安，那么电流表A2的读数是(　　)‎ A．0 B．3毫安C．48毫安 D．与R值大小有关 ‎11．如图所示，某人在自行车道上从东往西沿直线以速度v骑行，该处地磁场的水平分量大小为B1，方向由南向北，竖直分量大小为B2，方向竖直向下；自行车车把为直把、金属材质，两把手间距为L，只考虑自行车在地磁场中的电磁感应，下列结论正确的是(　　)‎ A．图示位置中辐条A点电势比B点电势低 B．图示位置中辐条A点电势比B点电势高 C．自行车左车把的电势比右车把的电势高B2Lv D．自行车在十字路口左拐改为南北骑向，则自行车车把两端电动势要降低 ‎12．如图所示，在垂直纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场区域中有一个均匀导线制成的单匝直角三角形线框．现用外力使线框以恒定的速度v沿垂直磁场方向向右运动，运动中线框的AB边始终与磁场右边界平行．已知AB＝BC＝l，线框导线的总电阻为R.则线框离开磁场的过程中(　　)‎ A．线框中的电动势随时间均匀增大 B．通过线框截面的电荷量为 C．线框所受外力的最大值为 D．线框中的热功率与时间成正比 ‎13．如图所示的电路中，L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2和D3是三个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源．在t＝0‎ 时刻，闭合开关S，电路稳定后在t1时刻断开开关S.规定电路 稳定时流过D1、D2的电流方向为正方向，分别用I1、I2表示流 过D1和D2的电流，则下图中能定性描述电流I随时间t变化 关系的是(　　)‎ ‎14．在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一与磁场方向垂直、长度为L的金属杆aO，已知ab＝bc＝cO＝L/3，a、c与磁场中以O为圆心的同心圆(都为部分圆弧)金属轨道始终接触良好．一电容为C 的电容器接在轨道上，如图9－3－25所示，当金属杆在与磁场垂直的平面内以O为轴，以角速度ω顺时针匀速转动时，下列选项正确的是(　　)‎ A．Uac＝2UbO B. Uac＝2Uab C．电容器带电荷量Q＝BL2ωC D．若在eO间连接一个电压表，则电压表示数为零 二、计算题（共40分）‎ ‎15.(本题满分24分)如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝2 T，匝数n＝6的矩形线圈abcd绕中心轴OO′匀速转动，角速度ω＝200 rad/s.已知ab＝0.1 m，bc＝0.2 m，线圈的总电阻R＝40 Ω，试求：‎ ‎(1)感应电动势的最大值，感应电流的最大值；‎ ‎(2)设t＝0时线圈平面与磁感线垂直，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；‎ ‎(3)画出感应电流的瞬时值i随ωt变化的图象；‎ ‎(4)当ωt＝30°时，穿过线圈的磁通量和线圈中的电流的瞬时值各是多大？‎ ‎(5)线圈从图示位置转过的过程中，感应电动势的平均值是多大？‎ ‎(6)线圈的发热功率多大？‎ ‎16．(本题满分16分)发电机的端电压为220 V，输出功率为44 kW，输电导线的电阻为0.2 Ω，如果用原、副线圈匝数之比为1∶‎ ‎10的升压变压器升压，经输电线路后，再用原、副线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户．‎ ‎(1)画出全过程的线路图；‎ ‎(2)求用户得到的电压和功率；‎ ‎(3)若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的功率和电压．‎ 和诚中学高二物理周练答题卡 班级　　    考号　　　    姓名　　　    ‎ 一、选择题 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎8‎ ‎9‎ 三、计算 ‎10、‎ ‎11‎ 一．单项选择题 ‎1. 【答案】　B ‎【解析】　焦耳发现了电流的热效应，通常称此为焦耳热，A错误．库仑研究电荷间作用的规律，得出库仑定律，B正确．奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了磁场产生电流，打开电气时代的大门，C错误．伽利略做斜面实验，研究自由落体运动，D错误．‎ ‎2. 【答案】　B ‎【解析】　首先，在第一、二次运动过程中，磁通量的减少量为ΔΦ1＝ΔΦ2＝B·ab/2.当回路为n匝，总电阻为nR时．由q＝·Δt＝·Δt＝·Δt＝ΔΦ/R.可得q1∶q2＝1∶1.故知A错B对．两种情况下线框电阻不变，由电(热)功率公式可得 ＝()2 ①‎ E1＝nBav ②‎ E2＝nB·· ③‎ 联立①②③式，即可求出以下结果P1∶P2＝2∶1，故知C、D均错．‎ ‎3.【答案】　C ‎【解析】　由＝ma可知该过程中l、v均在变化，故a变化，A错．由能量守恒可知Q热＝mv，B错．I＝，ΔΦ＝BS，Q＝IΔt，联立得S＝，C对．当v＝v0时，ln1，故A选项正确，C选项错误．‎ ‎6. 【答案】　C ‎【解析】　铁芯内的磁通量情况是相同的，金属环的有效面积即铁芯的横截面积．根据电磁感应定律E＝n＝1×0.2×0.01 V＝2×10－3‎ ‎ V．又根据楞次定律，金属环中电流方向为逆时针方向，即C正确．‎ ‎7. 【答案】　C ‎【解析】　金属棒向右运动产生的电动势为E＝Byv0，回路中的电阻R＝yR0，故回路中的电流I＝＝，大小为一定值，故A、B均错误；再由P＝I2R＝I2R0Lsin kx可知，在x＜的情况下，P随x增大而增大，故C正确，D错误．‎ ‎8.【答案】　B ‎【解析】　本题考查电压的有效值的计算．设电压的有效值为U，根据有效值定义有·＝T，解得U＝110 V，则B正确．‎ ‎9.【答案】　B ‎【解析】　在0～内，线圈在匀强磁场中匀速转动，故产生正弦式交流电，由楞次定律知，电流方向为负值；在～T，线圈中无感应电流；在T时，ab边垂直切割磁感线，感应电流最大，且电流方向为正值，故只有B项正确．‎ ‎10.【答案】　A ‎【解析】　当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速地向右做切割磁感线运动时，原线圈中产生恒定的电流，不能在铁芯中产生变化的磁场，副线圈中不会产生感应电流，A正确．‎ 二．多项选择题 ‎11．【答案】　AC ‎【解析】　自行车车把切割磁感线，由右手定则知，自行车左车把的电势比右车把的电势高B2Lv；辐条旋转切割磁感线，由右手定则知，图示位置中辐条A点电势比B点电势低；自行车在十字路口左拐改为南北骑向，地磁场竖直分量始终垂直于自行车车把，则其两端电动势不变．正确答案为A、C两项．‎ ‎12．【答案】　AB ‎【解析】　三角形线框向外匀速运动的过程中，由于有效切割磁感线的长度L＝vt，所以线框中感应电动势的大小E＝BLv＝Bv2t，故选项A正确；线框离开磁场的运动过程中，通过线圈的电荷量Q＝It＝×Δt＝，选项B正确；当线框恰好刚要完全离开磁场时，线框有效切割磁感线的长度最大，则F＝BIl＝，选项C错误；线框的热功率为P＝Fv＝BIvt×v＝，选项D错误．‎ ‎13．【答案】　BC ‎【解析】　在t1时刻断开开关S后，由于自感现象通过D1的电流逐渐减小，方向不变，A错误，B正确；而通过D2和D3的电流方向立即改变，C正确，D错误．‎ ‎14.【答案】　AC ‎【解析】　金属杆转动切割磁感线，UaO＝BL2ω，UbO＝B(L)2ω＝BL2ω，UcO＝B(L)2ω＝BL2ω；则Uac＝UaO－UcO＝BL2ω，得Uac＝2UbO，A对；Uab＝UaO－UbO＝BL2ω，B项错误；电容器两端的电压为Uac，故Q＝CUac＝BL2ωC，C正确；当把电压表接在eO间时，表与Oce组成回路，电压表有示数，测量cO间的电压，故D错．‎ ‎15.【解析】　(1)因为线圈匀速转动，感应电动势的最大值就出现在题图所示位置 Em＝nBSω＝6×2×0.1×0.2×200 V＝48 V 感应电流最大值 Im＝＝ A＝1.2 A.‎ ‎(2)感应电动势的瞬时值表达式：‎ e＝Em· sin ωt＝48sin 200t V.‎ ‎(3)iωt图象如图所示 ‎(4)当线圈从图示位置转过30°角时，穿过线圈的磁通量Φ和感应电动势e分别为：‎ Φ＝BL1L2·sin 30°‎ ‎＝2×0.1×0.2× Wb ‎＝0.02 Wb e＝48sin 30° V＝24 V 由欧姆定律可得此时电流瞬时值为：‎ i＝＝0.6 A.‎ ‎(5)线圈从图示位置转过的过程中，磁通量的变化为 ΔΦ＝B·S 线圈转过所用的时间Δt＝ 此过程中交变电动势的平均值 ＝n＝n＝nBSω＝Em ‎＝×48 V ‎≈30.6 V.‎ ‎(6)线圈的发热功率计算用电流有效值：‎ P热＝()2R＝28.8 W.‎ ‎【答案】　(1)48 V　1.2 A ‎(2)e＝48sin 200t V ‎(3)见解析图　(4)0.02 Wb　0.6 A ‎(5)30.6 V　(6)28.8 W ‎16.【解析】　该题是输电线路的分析和计算问题，结合电路结构和输电过程中的电压关系和电流关系可解此题．‎ ‎(1)线路图如图所示．‎ ‎(2)升压变压器副线圈上的输出电压 U2＝U1＝2 200 V，‎ 升压变压器副线圈上的输出电流I2＝I1，‎ 升压变压器原线圈上的输入电流，由P＝U1I1得 I1＝＝ A＝200 A，‎ 所以I2＝＝ A＝20 A.‎ 输电线路上的电压损失和功率损失分别为 UR＝I2R＝4 V，PR＝IR＝0.08 kW.‎ 降压变压器原线圈上的输入电流和电压分别为 I3＝I2＝20 A，U3＝U2－UR＝2 196 V.‎ 降压变压器副线圈上的输出电压和电流分别为 U4＝U3＝219.6 V，I4＝I3＝200 A.‎ 用户得到的功率P4＝U4I4＝43.92 kW.‎ ‎(3)若不采用高压输电，线路损失电压为 UR′＝I1R＝40 V，‎ 用户得到的电压U′＝U1－UR′＝180 V，‎ 用户得到的功率为P′＝U′I1＝36 kW.‎ ‎【答案】　(1)见解析　(2)219.6 V　43.92 kW ‎(3)180 V　36 kW